báo cáo cảm biến vị trí và dịch chuyển

1
BÁO CÁO
CẢM BIẾN VỊ TRÍ & DỊCH CHUYỂN
NHÓM I: Người Thực Hiện:
Nguyễn Hoàng Bay
Phạm Văn Bé
Lê Thanh Bút
Nguyễn Thành Công
Trần Hồng Cẩn
Nguyễn Văn Chín
Thái Văn Còn
Phạm Công Danh
Tiết Hiền Đồ
2
NHIỆM VỤ TỪNG THÀNH VIÊN
TRONG NHÓM

Nguyễn Hoàng Bay ( tổng hợp tìm kiếm và làm silde & Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học)

Phạm Văn Bé (báo cáo & Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học )

Lê Thanh Bút (Cảm biến tụ đơn & trả lời chấp vấn)

Nguyễn Thành Công (Cảm biến tụ kép vi sai & trả lời chấp vấn)

Trần Hồng Cẩn(Cảm biến mạch đo & trả lời chấp vấn)

Nguyễn Văn Chín (Cảm biến quang phản xạ & trả lời chấp vấn)


Thái Văn Còn(Cảm biến quang rọi thấu & trả lời chấp vấn)


Phạm Công Danh( đọc tìm hiểu & trả lời chấp vấn)

Tiết Hiền Đồ

(đọc tìm hiểu & trả lời chấp vấn)
3
Tài liệu tham khảo

Giáo trình cảm biến điện công nghiệp của th.s Hoàng Minh Công
trường đại học bách khoa Đà Nẵng

Silde bài giảng của thầy Hồ viết Bình dowload từ trang
www.baigiang.violet.vn

Cảm biến vị trí và dịch chuyển từ trang www.docx.vn

Hình ảnh được lấy từ trang www.google.co.vn
4
Ứng dụng phát hiện chai và
đóng hạn sử dụng
E2EV: Là sensor phát hi n t t c các v t b ng kim lo i u có th ệ ấ ả ậ ằ ạ đề ể
phát hi n c s có m t c a các lon m t cách chính xác. Kho ng ệ đượ ự ặ ủ ộ ả
cách o c a sensor có th c t t i 10 mm.đ ủ ể đượ đặ ớ
5
TÓM TẮT

A. Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển

I. Cảm biến điện trở:


1 Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học

2 Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học

II.Cảm biến điện dung:

1 Cảm biến tụ đơn

2 Cảm biến tụ kép vi sai

3 Cảm biến mạch đo

III.Cảm biến quang:

1 Cảm biến quang phản xạ

2 Cảm biến quang rọi thấu

IV. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

V. Cảm biến điện cảm:

1 Cảm biến tự cảm

2 Cảm biến hỗ cảm
6
TÓM TẮT

B.Tìm hiểu một số cảm biến:


I.Cảm biến Hall:

1.Nội dung:

2.Nguyên lý hoạt động:

3. Phạm vi sử dụng :

4. Ứng dụng :

5. Đặc điểm riêng và hình dạng mới .

II. Cảm biến siêu âm

III. Cảm biến đo dịch chuyển bằng sóng đàn hồi

IV. Cảm biến quang :

V. Cảm biến điện dung:

VI. Cảm biến điện cảm:

VII. Cảm biến hồng ngoại :
7
VÍ DỤ: HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN
VÀ
ĐÓNG GÓI TỰ ĐỘNG
8
9

Ứng dụng
Heat Sealing
OK
NG
Sử dụng sensor tiệm cận có đầu ra analog (4  20mA) và bộ
xử lý tín hiệu thông minh K3- để tính độ rộng. Từ đó có thể
biết được là đã có gia vị trong gói nhôm lá chưa.
10
A. Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển
Nguyên lý đo vị trí và dịch chuyển

Việc xác định vị trí và dịch chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật

Hiện nay có hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và dịch chuyển:
+ Trong phương pháp thứ nhất, bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị
trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần tử này có liên quan đến
vật cần xác định dịch chuyển
+ Trong phương pháp thứ hai, ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một
xung. Việc xác định vị trí và dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát
ra.
+ Và một số phương pháp khác…
11
Điện thế kế điện trở

Loại cảm biến này có cấu tạo đơn giản, tín hiệu đo lớn và không đòi hỏi mạch điện đặc biệt để xử lý tín hiệu

Tuy nhiên với các điện thế kế điện trở có con chạy cơ học có sự cọ xát gây ồn và mòn, số lần sử dụng thấp và chịu ảnh hưởng
lớn của môi trường khi có bụi và ẩm.
12
I. Cảm biến điện trở:

1 Cảm biến điện cảm dùng con chạy cơ học
2 Cảm biến điện cảm không dùng con chạy cơ học
13
Điện thế kế dùng con chạy
cơ học

Cấu tạo và nguyên lý làm việc
+ Cảm biến gồm một điện trở cố định Rn, trên đó có một tiếp xúc điện
có thể di chuyển được gọi là con chạy.
+ Con chạy được liên kết cơ học với vật chuyển động cần khảo sát.
+ Giá trị của điện trở Rx giữa con chạy và một đầu của điện trở Rn là
hàm phụ thuộc vào vị trí con chạy, cũng chính là vị trí của vật
chuyển động.
14
Điện thế kế dùng con chạy
cơ học
-
Đối với điện thế kế chuyển động thẳng:

- Trường hợp điện thế kế dịch chuyển tròn hoặc xoắn:

Trong đó αM < 360o khi dịch chuyển tròn (hình 4.1b) và αM > 360o khi dịch chuyển xoắn
15
Điện thế kế dùng con chạy
cơ học
1, Con trỏ
2, Con chạy
16
Điện thế kế dùng con chạy
cơ học


Các đặc trưng
-
Khoảng chạy có ích của con chạy:
Thông thường ở đầu hoặc cuối đường chạy của con chạy tỉ số Rx/Rn không ổn định. Khoảng
chạy có ích là khoảng thay đổi của x mà trong khoảng đó Rx là hàm tuyến tính của dịch
chuyển
- Năng suất phân giải:
Đối với điện trở dây cuốn, độ phân giải xác định bởi lượng dịch chuyển cực đại cần thiết để
đưa con chạy từ vị trí tiếp xúc hiện tại sang vị trí tiếp xúc lân cận tiếp theo. Giả sử cuộn dây
có n vòng dây, có thể phân biệt 2n-2 vị trí khác nhau về điện của con chạy:
+ Độ phân giải của điện trở dạng dây phụ thuộc vào hình dạng và đường kính của dây điện trở
và vào khoảng ~10μm
+ Độ phân giải của các điện trở kiểu băng dẫn phụ thuộc vào kích thước hạt, thường vào cỡ ~
0,1 μm
17
Điện thế kế dùng con chạy
cơ học
- Thời gian sống:
Thời gian sống của điện kế là số lần sử dụng của điện thế kế.
Nguyên nhân gây ra hư hỏng và hạn chế thời gian sống của điện thế
kế là sự mài mòn con chạy và dây điện trở trong quá trình làm việc.
Thường thời gian sống của điện thế kế dạng dây dẫn vào cỡ 106 lần,
điện kế dạng băng dẫn vào cỡ 5.107 - 108 lần.
18
Đo mực chất lỏng
19
Điện thế kế không dùng
con chạy cơ học
Điện thế kế dùng con trỏ quang

Sơ đồ nguyên lí:
20
Điện thế kế không dùng
con chạy cơ học
Nguyên lí hoạt động:
Điện thế kế tròn dùng con trỏ quang gồm điot phát quang (1), băng đo (2), băng
tiếp xúc (3) và băng quang dẫn (4). Băng điện trở đo được phân cách với băng tiếp
xúc bởi một băng quang dẫn rất mảnh làm bằng CdSe trên đó có con trỏ quang dịch
chuyển khi trục của điện thế kế quay. Điện trở của vùng quang dẫn giảm đáng kể
trong
vùng được chiếu sáng tạo nên sự liên kết giữa băng đo và băng tiếp xúc.
Thời gian hồi đáp của vật liệu quang dẫn cỡ vài chục ms
21
Điện thế kế không dùng
con chạy cơ học
Điện thế kế dùng con trỏ từ
Sơ đồ nguyên lí:
22
Điện thế kế không dùng con
chạy cơ học
Nguyên Lí hoạt động:
Một điện thế kế từ gồm hai từ điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp và một nam châm vĩnh cữu
(gắn với trục quay của điện thế kế) bao phủ lên một phần của điện trở R1 và R2, vị trí phần
bị bao phủ phụ thuộc góc quay của trục.
Điện áp nguồn ES được đặt giữa hai điểm (1) và (3), điện áp đo Vm lấy từ điểm chung (2) và
một trong hai đầu (1) hoặc (3)
Khi đó điện áp đo được xác định bởi công thức:
Trong đó R1 là hàm phụ thuộc vị trí của trục quay, vị trí này xác định phần của R1 chịu ảnh
hưởng của từ trường còn R = R1 + R2 = const.
23

II.Cảm biến điện dung
1 Cảm biến tụ đơn
2 Cảm biến tụ kép vi sai
3 Cảm biến mạch đo
24
1 Cảm biến tụ điện đơn
Các cảm biến tụ điện đơn là một tụ điện phẳng hoặc hình trụ có một
bản cực gắn cố định (bản cực tĩnh) và một bản cực di chuyển (bản
cực động) liên kết với vật cần đo. Khi bản cực động di chuyển sẽ kéo
theo sự thay đổi điện dung của tụ điện
25
1 Cảm biến tụ điện đơn
-
Đối với cảm biến hình 4.13a: dưới tác động của đại lượng đo XV, bản cực động di
chuyển, khoảng các giữa các bản cực thay đổi, kéo theo điện dung tụ điện biến thiên
-
Đối với cảm biến hình 4.13b: dưới tác động của đại lượng đo XV, bản cực động di chuyển
quay, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo theo sự thay đổi của điện dung tụ điện.

- Đối với cảm biến hình 4.13c: dưới tác động của đại lượng đo XV, bản cực
động di chuyển thẳng dọc trục, diện tích giữa các bản cực thay đổi, kéo
theo sự thay đổi của điện dung